توسعه تجهیزات کوانتومی با نور حاصل از لیزر به نانولوله های کربنی

محققان نانولوله های کربنی را به گونه ای مهندسی کرده اند که می تواند با تابش لیزر، درخشش قابل توجهی داشته باشد که برای توسعه تجهیزات کوانتومی قابل استفاده است.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری تیتو،  زمانی که نور توسط یک ورق مسطح از اتم هایی که به عنوان آنتن عمل می کنند، جذب می شوند، این انرژی به داخل نانولوله هدایت شده و در چنین شرایطی نانولوله های کربنی می توانند درخشش قابل توجهی داشته باشند.

این پیشرفت ممکن است برای توسعه دستگاه های کوچک به کار گرفته شود، دستگاه هایی که در پدیده های کوانتومی قابل استفاده هستند.

نانولوله های کربنی شبیه سیم های بسیار نازک و توخالی، دارای قطر نانومتری هستند. آنها روش های مختلفی برای تولید نور دارند. به عنوان مثال، یک پالس لیزر می تواند باعث ایجاد حفره هایی با بار مثبت روی آن شود و در عین حال الکترون های با بار منفی نیز ایجاد می شوند.

هنگامی که این بار های مخالف با هم ترکیب می شوند، یک اگزیتون ایجاد می کند، حالتی پرانرژی که می تواند قبل از آزاد کردن انرژی خود به صورت نور، فاصله طولانی را روی نانولوله حرکت کند. این پدیده به طور بالقوه می تواند برای ایجاد دستگاه های نوری نانویی استفاده شود.

سه مانع برای استفاده از لیزر برای تولید اگزیتون در نانولوله های کربنی  وجود دارد. اول، پرتو لیزر اغلب هزار برابر بزرگتر از نانولوله است، بنابراین نانولوله انرژی نسبتاً کمی را جذب می کند.

دوم، امواج نوری باید دقیقاً با نانولوله هماهنگ باشند تا انرژی خود را به طور موثر توزیع کند. سوم، الکترون های موجود در نانولوله کربنی فقط می توانند نور را در طول موج مشخص جذب کنند.

برای دور زدن این محدودیت ها، محققان به سراغ ماده ای دو بعدی رفتند که یک صفحه با ضخامت چند اتم است. این لایه به دلیل سطح بزرگی که دارد می تواند بخش بیشتری از نور را جذب کند و در تبدیل پالس های لیزر به اگزیتون ها به طور قابل توجهی موثرتر است.

این تیم نانولوله های کربنی  را بر روی یک بستر عایق رشد داد. آنها سپس یک پوسته اتمی نازک از دی سلنید تنگستن را در بالای نانولوله ها لایه بندی کردند. هنگامی که پالس های لیزر به این پوسته برخورد کردند، آنها اگزیتون هایی تولید کردند که قبل از انتشار نور با طول موج بزرگتر از لیزر، به داخل نانولوله و در طول آن حرکت می کردند.

هر اگزیتون فقط یک تریلیونیوم ثانیه زمان نیاز داشت تا در طول نانولوله حرکت کند.

محققان با ارزیابی نانولوله ها شکل های نانولوله بهینه را پیدا کردند که باعث انتقال اگزیتون ها از ماده 2 D می شود. آنها قصد دارند با مهندسی این ساختار، برای تولید ساختار های نیمه هادی جدید اقدام کنند.